CMS实验：13 TeV pp碰撞中ttbb生产横截面的测量

"在pp碰撞下测量全喷射最终状态下的生产横截面：使用CMS检测器在13 TeV质子-质子碰撞数据中，对与两个b喷射关联的顶夸克对（tt‾bb‾）的生成横截面进行了详细研究。这一测量基于35.9 fb-1的集成亮度数据。通过选取包含至少8个喷射的事件，特别是至少有两个被确认来源于b夸克的强子化喷射，研究人员在顶夸克对的全喷射衰变通道中计算了横截面。多变量分析方法被用来降低非顶夸克对多喷射事件的背景噪声，并提高识别顶夸克衰变产生的喷射的能力。结果得出的总相空间横截面为5.5±0.3（统计误差）−1.3 + 1.6（系统误差）pb，并对两个基准tt‾bb‾定义进行了额外的测量。实验测量值比理论预测高1.5-2.4倍，这相当于1-2个标准偏差的差异。该研究发表在Physics Letters B上，具有开放存取的特性。" 这篇文章是CMS合作组在CERN进行的一项研究，主要关注的是在质子-质子碰撞中的顶夸克对（tt‾）与两个b喷射（bb‾）的联产现象。实验是在欧洲核子研究组织（CERN）的大型强子对撞机（LHC）上的CMS探测器进行的，数据集是在13 TeV的能量下采集的，对应的整合亮度为35.9 fb-1。 研究中，研究人员采用了全喷射衰变通道，即所有顶夸克对衰变都表现为喷射的形式，通过选取至少8个喷射的事件，其中至少有两个被标记为b夸克产生的喷射。为了降低背景噪声并准确识别由顶夸克衰变产生的喷射，他们应用了多种变量分析技术。这些技术对于区分顶夸克对事件和非顶夸克对多喷射事件至关重要。 通过对这些数据的分析，他们确定了顶夸克对在全喷射最终状态下的生产横截面，得到的数值为5.5±0.3（统计误差）−1.3 + 1.6（系统误差）pb。此外，还对不同tt‾bb‾定义进行了独立的横截面测量。值得注意的是，实验测量的横截面比当前理论预测值高出1.5至2.4倍，这表明可能存在理论模型与实际观测之间的差异，或者可能需要更精确的理论计算或更全面的实验考虑。 这项工作的结果不仅加深了我们对顶夸克物理的理解，还对检验粒子物理标准模型、改进理论计算以及未来高能物理实验的预期提供了宝贵的数据。由于该研究结果是在开放存取的基础上发表的，因此学术界和公众都能无障碍地获取并利用这些发现，这对于推动相关领域的科学研究有着积极的影响。